Технология переработки природного газа и конденсата - Афанасьев А.И.
ISBN 5-8365-0107-6
Скачать (прямая ссылка):
0,0446-[ун о +
<7р =--------
С-[1 + К/Сж(уН25/mn? + + (1-<р)-п-ун s]
+ [(l-<p)-«-^ro2]/"»co2)-(aH2s]) -"•«CO2)P
(4.49)
где ф - селективность абсорбции H2S из смесей его с CO2 ц> = = (Сухсо, /С«со2>- Для ДЭА -п = 2, для МДЭА - n = 1.
Приведенное уравнение справедливо только при одновременной абсорбции H2S и CO2 водными растворами аминов при высоком давлении газа (р более 2 МПа) и высоком содержании кислых компонентов.
В промышленных условиях равновесное насыщение амина кислыми газами не достигается из-за ограниченного времени контакта газа и поглотителя. Поэтому практическая кратность циркуляции абсорбента в зависимости от параметров процесса очистки равна:
<7рПрак = <7Рм„н/(0.7 - 0,9). (4.50)
Температурный режим в абсорбере определяется температурой регенерированного раствора и выделяющейся теплотой реакции взаимодействия H2S и CO2 с амином.
Температура регенерированного раствора должна быть такой, чтобы при оптимальном содержании удаляемых компонентов в нем обеспечивать требуемую степень очистки газа, т.е. равновесное давление H2S и CO2 над регенерированным раствором должно быть ниже парциального давления их в очищенном газе. В то же время температура регенерированного раствора должна быть на 2-5 °С выше температуры выходящего из абсорбера газа - для предотвращения конденсации тяжелых углеводородов, содержащихся в газе. В зависимости от применяемого на установках очистки газа холодильного оборудования температура регенерированного раствора составляет 30-50 °С.
При высоком содержании кислых компонентов в поступающем на очистку газе (более 2 % об.) требуется большая интен-
310
сивность циркуляции раствора, поэтому в верхней части абсорбера очищенный газ будет охлаждаться регенерированным раствором до температуры, примерно равной температуре этого раствора. В таких случаях практически вся выделяющаяся теплота реакции отводится с раствором, уходящим из абсорбера. Температуру насыщенного раствора на выходе из абсорбера находят из теплового баланса по уравнению
Ік»с~Ір+ Сн?'Ги?+Ссо>'Гсо> G.-P, •C1-•(?„-<!,>; (451)
Lx ' Рж ' Lx ¦ рж • Cx
где tv - температура регенерированного раствора, °С; G11^,
Gf0i - количество поглощенных H2S и CO2, кг/ч; гн^, гсо -
теплота абсорбции H2S и CO2, кДж/кг; Lx - количество раствора, м3/ч; р1( рж - плотность газа и раствора, кг/м3; G1 -объем сырого газа, м3/ч; C1., Cx - теплоемкость газа и раствора, Дж/(г- °С); tu, t2r - температура газа на входе и выходе из абсорбера, °С;
Увеличение температуры мало сказывается на скорости поглощения H2S, а при извлечении CO2 - это влияние существенно. Поэтому для достижения избирательного извлечения H2S из смеси с CO2 температуру абсорбции следует поддерживать на минимальном уровне. При тонкой очистке от обоих примесей температура абсорбции должна определяться из условий равновесия распределяемых компонентов в газовой и жидкой фазе.
Расчет процесса абсорбции кислых компонентов. В настоящее время разработан ряд моделей расчета процесса одновременной абсорбции H2S и CO2 водными растворами аминов. Ниже дана рекомендуемая последовательность расчета на ЭВМ узла абсорбции кислых компонентов для общего случая.
Проводится анализ исходных данных (количество газа, подлежащее очистке от H2S и CO2, и его параметры - состав, давление, температура, а также степень очистки газа от кислых компонентов).
Выбирают тип и концентрацию амина в рабочем растворе. Рассчитывают кратность циркуляции абсорбента по уравнению (4.49) и температуру насыщенного раствора по уравнению (4.51) (блок-схема расчета приведена на рис. 4.42).
По рекомендованным в литературе [78, 4] зависимостям определяют предельную и рабочую скорость газа (рабочую скорость газа рекомендуется принимать равной 0,7-0,9 от предельной), а затем - диаметр абсорбера.
311
. I') *
Jf-i, Kl
^ Конец ^
Исходные данные G1,р, t,, Сж, ул1, ув1, ув2 •*а2' ^H2S' гсо2> аар> авр
і к
'ж
к
Принять: , ^ ж/
ж" 0,7^0,9
Задаемся f ж
» 1 ! » л»
, ,л
Рис 4.42. Блок-схема расчета количества поглотительного раствора амина
Выполняют гидравлический расчет аппарата и находят не обходимые параметры контактных устройств
Определяют коэффициенты массоотдачи в жидкой (Зж) и газовой (?r) фазах по уравнениям, рекомендуемым в работах [78, 4]
Из материального и теплового баланса аппарата определяют по уравнению (4 51) температуру насыщенного раствора, выходящего из абсорбера Рассчитывают физико-химические константы системы
Расчет числа контактных устройств ведут методом "от тарелки к тарелке", начиная с низа аппарата
312
По найденным параметрам системы находят коэффициенты ускорения (%) при хемосорбции H2S и CO2 на контактной ступени по уравнениям [110, 5], а затем коэффициенты массопе-редачи.
По уравнениям материального и теплового баланса (с учетом уравнений массо- и теплопереноса) находят скачок концентраций и температур на выходе из ступени.
Найденные параметры принимают за исходные для расчета следующей (вышерасположенной) тарелки и осуществляют аналогичный расчет этой тарелки и т.д.
